(57)【要約】      （修正有）【課題】表面模様の管理が容易であり且つ低コストで実現できるロール成形型及びロール成形方法を提供する。【解決手段】所定の表面模様を有するロールを成形するロール成形型であって、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５０〜７０°であり且つ使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムからなり内周面に前記表面模様をロールに転写するための転写模様を有する第１の型１と、この第１の型を内部に保持する金型からなる第２の型２とを少なくとも具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の表面模様を有するロールを成形するロール成形型であって、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５０〜７０°であり且つ使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムからなり内周面に前記表面模様をロールに転写するための転写模様を有する第１の型と、この第１の型を内部に保持する金型からなる第２の型とを少なくとも具備することを特徴とするロール成形型。
【請求項２】
請求項１に記載のロール成形型において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムのゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５５〜６５°であることを特徴とするロール成形型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のロール成形型において、前記第１の型及び前記第２の型が円筒形状であることを特徴とするロール成形型。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のロール成形型において、前記第１の型の内空間の中心軸上に設置される芯金を具備することを特徴とするロール成形型。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のロール成形型において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムがフェニルシリコーンゴムであることを特徴とするロール成形型。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のロール成形型において、前記表面模様がシボ模様であることを特徴とするロール成形型。
【請求項７】
所定の表面模様を有するロールを成形するロール成形方法であって、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５０〜７０°であり且つ使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムからなり、内周面に前記表面模様をロールに転写するための転写模様を有する第１の型を、金型からなる第２の型の内部に取り付け、前記第１の型の内空間に原料を注入し、前記原料を加熱硬化させることを特徴とするロール成形方法。
【請求項８】
請求項７に記載のロール成形方法において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムのゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５５〜６５°であることを特徴とするロール成形方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のロール成形方法において、前記第１の型及び前記第２の型が円筒形状であることを特徴とするロール成形方法。
【請求項１０】
請求項７〜９の何れかに記載のロール成形方法において、前記原料を注入する前に、前記第１の型の内空間の中心軸上に芯金を設置することを特徴とするロール成形方法。
【請求項１１】
請求項８に記載のロール成形方法において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムがフェニルシリコーンゴムであることを特徴とするロール成形方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１の何れかに記載のロール成形方法において、前記表面模様がシボ模様であることを特徴とするロール成形方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２の何れかに記載のロール成形方法において、前記原料が注型タイプのポリウレタン材料であることを特徴とするロール成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタなどの各種プリンター、複写機、ファクシミリ等の各種ＯＡ機器、現金自動預払機などの給紙装置に搭載されるロールを成形するのに用いられるロール成形型及びロール成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタなどの各種プリンター、複写機、ファクシミリ等の各種ＯＡ機器、現金自動預払機などの給紙装置に用いられるロールにおいて、所定の表面模様の加工を行うことなく常に一定の表面模様を保つロール成形方法が検討されている。従来、表面模様を有するロールは、金型に直接表面模様を加工し、この金型内に液状ウレタンを流すという方法で成形されていた。しかしながら、直接表面模様を加工した金型を用いる成形方法では、金型の清掃などのメンテナンスに時間がかかるために、工数面での負担が大きく、さらに金型の表面模様に寿命がくるたびに、金型の再製作が必要であり、コストがかかるという問題があった。
【０００３】
また、金型の使用に伴って表面模様の形状が変わったり、表面模様が粗悪であったりすると、各種給紙装置において正常な搬送力が得られず、紙詰まりが発生したりするため、表面模様の管理は非常に重要であるにもかかわらず、量産をする際に表面模様を長期にわたって一定に保つのは非常に困難であった。
【０００４】
一方、表面が平滑なロール（ローラ）を脱型しやすくするために樹脂型を成形した後、ロール材料を充填し、樹脂型からロールを脱型するロールの製造方法が提案されている（特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１の樹脂型は１つのロール製造ごとに成形する必要があったため、製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１３１８１０号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、表面模様の管理が容易であり且つ、低コストで実現できるロール成形型及びロール成形方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、所定の表面模様を有するロールを成形するロール成形型であって、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５０〜７０°であり且つ使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムからなり内周面に前記表面模様をロールに転写するための転写模様を有する第１の型と、この第１の型を内部に保持する金型からなる第２の型とを少なくとも具備することを特徴とするロール成形型にある。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のロール成形型において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムのゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５５〜６５°であることを特徴とするロール成形型にある。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様に記載のロール成形型において、前記第１の型及び前記第２の型が円筒形状であることを特徴とするロール成形型にある。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載のロール成形型において、前記第１の型の内空間の中心軸上に設置される芯金を具備することを特徴とするロール成形型にある。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかに記載のロール成形型において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムがフェニルシリコーンゴムであることを特徴とするロール成形型にある。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかに記載のロール成形型において、前記表面模様がシボ模様であることを特徴とするロール成形型にある。
【００１３】
本発明の第７の態様は、所定の表面模様を有するロールを成形するロール成形方法であって、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５０〜７０°であり且つ使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムからなり、内周面に前記表面模様をロールに転写する転写模様を有する第１の型を、金型からなる第２の型の内部に取り付け、前記第１の型の内空間に原料を注入し、前記原料を加熱硬化させることを特徴とするロール成形方法にある。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第７の態様に記載のロール成形方法において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムのゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５５〜６５°であることを特徴とするロール成形方法にある。
【００１５】
本発明の第９の態様は、第７又は８の態様に記載のロール成形方法において、前記第１の型及び前記第２の型が円筒形状であることを特徴とするロール成形方法にある。
【００１６】
本発明の第１０の態様は、第７〜９の何れかの態様に記載のロール成形方法において、前記原料を注入する前に、前記第１の型の内空間の中心軸上に芯金を設置することを特徴とするロール成形方法にある。
【００１７】
本発明の第１１の態様は、第１０の態様に記載のロール成形方法において、前記使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムがフェニルシリコーンゴムであることを特徴とするロール成形方法にある。
【００１８】
本発明の第１２の態様は、第７〜１１の何れかの態様に記載のロール成形方法において、前記表面模様がシボ模様であることを特徴とするロール成形方法にある。
【００１９】
本発明の第１３の態様は、第７〜１２の何れかの態様に記載のロール成形方法において、前記原料が注型タイプのポリウレタン材料であることを特徴とするロール成形方法にある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、表面模様の管理が容易であり且つ低コストで実現できるロール成形型及びロール成形方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係るロール成形型を示す概略斜視図である。図１に示すように、本実施形態のロール成形型は、所定の表面模様を有するロールを成形するロール成形型であり、具体的には、円筒形状の第１の型１と、この第１の型１を内部に保持する金型からなる円筒形状の第２の型２と、第１の型の内空間の中心軸上に設置される円柱形状の芯金３とで構成されている。
【００２３】
第１の型１は、その外径が第２の型２の内径と略同等となるように形成されており、第２の型２の内部に嵌合されて保持されるようになっている。この第１の型１は、本発明では、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５０〜７０°であり且つ使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムからなる。このように、第１の型１を構成するシリコーンゴムのゴム硬度をＪＩＳ  Ａで５０〜７０°の範囲としたのは、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで５０°よりも低いと製品寸法のばらつきを抑え難くなり、ゴム硬度がＪＩＳ  Ａで７０°よりも高いと詳細は後述するが、例えば、成形後のロールを脱型し難くなったり、或いは第１の型１を成形し難くなったりするからである。このシリコーンゴムのゴム硬度は好ましくはＪＩＳ  Ａで５５〜６５°であり、この範囲とすることでより成形後のロールの脱型がさらに容易となる。
【００２４】
また、このような第１の型１の内周面には、ロール表面に付与する表面模様の反転模様である転写模様が形成されている。この転写模様としては、例えば、ローレット、無定形状の凹凸模様、シボ模様などが挙げられる。
【００２５】
また、このような第１の型１を形成するシリコーンゴムとしては、使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないものを用いる。ここでいう「実質的に膨潤しない」とは、膨潤によってロール寸法に影響を与えないことをいい、全く膨潤しないものの他、成形されるロール寸法に影響を与えない程度に膨潤するものを含むものである。離型剤に対して膨潤するシリコーンゴムを第１の型に用いると、使用を重ねるたびに、第１の型は離型剤により膨潤して内径が変化してしまうため、ロールの外径にばらつきがでてしまうからである。離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムとしては、例えば、フェニルシリコーンゴムが好ましい。フェニルシリコーンゴムは、耐油・耐膨潤性に優れる為、離型剤を塗布しても、シリコーン型の膨潤が比較的小さく寸法が安定するためである。
【００２６】
一方、第２の型２は金属製の金型であり、本実施形態では円筒形状としたが、第１の型１の外形寸法と略同等の内形寸法の円筒形状の空間を内部に具備していればよく、外側の形状は特に限定されない。なお、第２の型２は、ある程度の硬さを有する金属であればよい。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態のロール成形型では、所定範囲のゴム硬度で且つ使用する離型剤に対して実質的に膨潤しないシリコーンゴムによって第１の型１を形成するようにしたので、成形後のロールを脱型し易くなって作業性を向上でき、しかもロール表面に表面模様を精度よく転写することができる。
【００２８】
また、本発明に係るロール成形型は、シリコーンゴムからなる第１の型１が所定の回数再利用可能であり、マスター型から容易に製造可能であるから磨耗等が生じた場合は交換すればよいため、低コストで実現できる。さらに、第１の型１を具備させることで、一般の金型を用いた成形型のようなメンテナンスが不要である。
【００２９】
ここで、図２を参照して、上述したロール成形型を構成する第１の型１の製造方法について説明する。図２は、第１の型１を製造する金型を示している。
【００３０】
図２に示すように、この金型は、円筒形状の製造用金型４の内部空間に、外周面に表面模様が形成された表面模様付成形ピン６が配置されてなる。この製造用金型４は、第１の型１の外形寸法と同じ内径寸法を有するものである。表面模様付成形ピン６は、所望のロールの外形寸法と同じ外見寸法であればよく、ある程度の硬さを有する金属であればよい。また、表面模様付成形ピン６の表面模様はエッチング、研削、ショットブラストなど所定の方法で成形すればよい。ここで、表面模様付成形ピン６は、その中心軸と製造用金型４の内部空間の中心軸とが一致するように配置され、これら製造用金型４と表面模様付成形ピン６との間には所定幅の隙間、すなわち、円筒状空間５が形成されている。
【００３１】
そして、この製造用金型４と表面模様付成形ピン６との間にできる円筒状空間５に、シリコーンゴムの材料を注入し、加熱して硬化させる。その後、円筒状空間５で硬化したシリコーンゴムを表面模様付成形ピン６から脱型することで、第１の型１が得られる。ここで、本実施形態では、シリコーンゴムのゴム硬度をＪＩＳ  Ａで５０〜７０°の範囲としているので、第１の型１の表面模様付成形ピン６からの脱型において、第１の型１に対して表面模様付成形ピン６から転写した模様が削れてしまうのを有効に防止することができる。このシリコーンゴムのゴム硬度は、好ましくはＪＩＳ  Ａで５５〜６５°である。
【００３２】
以下、本発明のロール成形方法を、図３及び図４を用いて詳細に説明する。なお、図３及び図４は本発明の一実施形態に係るロール成形方法の工程を示す斜視図である。
【００３３】
まず、図３に示すように、上記の方法で成形した内周面に転写模様を有しているシリコーンゴムからなる第１の型１を、第２の型２の内部に加硫接着した。次に、図４（ａ）に示すように第１の型１の内空間の中心軸上に芯金３をセットし、第１の型１と芯金３との間の円筒状空間にロール原料７を注入し、加熱する。そして、硬化したロール原料７を成形型より脱型することで図４（ｂ）に示すロール８が得られる。
【００３４】
本発明で用いるロールの原料は液状であることが好ましい。液状の原料には注型ポリウレタン、シリコーン等が挙げられるが、注型ポリウレタンが好ましい。注型タイプの液状ポリウレタンは、高分子量ポリオール、イソシアネート化合物、鎖延長剤及び架橋剤を含有するものである。ポリオールとしては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートエーテルポリオールなどを挙げることができる。また、イソシアネート化合物としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）などが挙げられる。また、架橋剤は、少なくとも短鎖ジオールと短鎖トリオールとを用いる必要がある。短鎖ジオールに特に限定はないが、プロパンジオール（ＰＤ）及びブタンジオール（ＢＤ）の少なくとも一方を有することが好ましい。ここで、プロパンジオールとしては１，３−プロパンジオールが、ブタンジオールとしては１，４−ブタンジオールが代表的なものであり、１，３−プロパンジオール及び１，４−ブタンジオールは性能及びコスト面で好適であるが、これに限定されるものではない。また、短鎖トリオールにも特に限定はないが、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）及びトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）の少なくとも一方を有することが好ましい。勿論、短鎖ジオールも短鎖トリオールもそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。
【００３５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３６】
（実施例１）
製造用金型の内空間の中心軸上に、所望のロールの外形寸法と同じ外形寸法の深さ８５μｍのシボ模様付成形ピンを、中心軸が製造用金型の内空間の中心軸に固定された状態で配置し、その空間内に硬度ＪＩＳ  Ａで６０°のフェニルシリコーンゴムを注型し、加熱して硬化させ、その後、シボ付成形ピンを脱型し第１の型を得た。
【００３７】
（比較例１）
硬度ＪＩＳ  Ａで６０°のフェニルシリコーンゴムの代わりにゴム硬度がＪＩＳ  Ａで６０°のジメチルシリコーンゴムを用いた以外は実施例１と同様にして第１の型を得た。
【００３８】
（比較例２）
硬度ＪＩＳ  Ａで６０°のフェニルシリコーンゴムの代わりにゴム硬度がＪＩＳ  Ａで３５°のフェニルシリコーンゴムを用いた以外は実施例１と同様にして第１の型を得た。
【００３９】
（比較例３）
硬度ＪＩＳ  Ａで６０°のフェニルシリコーンゴムの代わりにゴム硬度がＪＩＳ  Ａで８０°のフェニルシリコーンゴムを用いた以外は実施例１と同様にして第１の型を得た。
【００４０】
（試験例１）脱型性
実施例１及び比較例１〜３の第１の型のシボ付成形ピンからの脱型性をそれぞれ評価した。この結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
上記表１に示すように、比較例３のように第１の型の硬度が８０°と高いとシボ付成形ピンを脱型する際に、シリコーン側のシボ面が削れてしまい、脱型が困難であった。これに対し、実施例１、比較例１及び２のようにゴム型の硬度が低いと脱型が容易で、良好な転写模様を有する型とすることができる。
【００４３】
（実施例２）
実施例１で成形した第１の型を金型である第２の型に装着し、第１の型の中心軸に芯金をセットし、第１の型の内表面に離型剤を塗布した。その後、前記第１の型と芯金との間の円筒状空間に液状ポリウレタンを注入し、成形型全体をウレタン成形温度の１５０℃まで上げ、ウレタンが硬化したのち、脱型し、ゴム硬度ＪＩＳ  Ａで６０°のウレタンロールを得た。
【００４４】
（比較例４）
比較例１で成形した第１の型を用いた以外は実施例２と同様にしてウレタンロールを得た。
【００４５】
（比較例５）
比較例２で成形した第１の型を用いた以外は実施例２と同様にしてウレタンロールを得た。
【００４６】
（試験例２）寸法精度測定
実施例２及び比較例４及び５でそれぞれ３つずつウレタンロールを作製し、ウレタンロールの上、上中、中、中下、下で５ショット打ち、外径寸法を測定した。Ｎ数は１５である。ただし第１の型はウレタンロールを作製するたびに作り直した。測定した値をもとに、定められた規格限度内で製品を生産できる能力である工程能力の評価を行うために、工程能力指数を求めた。
【００４７】
工程能力の規格はＪＩＳ  Ｚ  ８１９１−２に準じた。Ｃｐはばらつきのみを考慮した工程能力指数である。Ｃｐは、標準偏差をσ、規格幅をＴとすると、Ｃｐ＝Ｔ／６σで表される。ただし、規格幅Ｔは、寸法規格の上限規格値をＳＵ、寸法規格の下限規格値をＳＬとすると、Ｔ＝ＳＵ−ＳＬである。なお、本試験例においては、外径平均値に０．１５を足した値、及び引いた値をそれぞれ上限規格値及び下限規格値とした。外径最大値及び外径最小値が上限規格値及び下限規格値の範囲内であり、工程能力指数Ｃｐが１．３３以上であれば、定められた規格限度内で製品を生産できる能力があると判断できる。計算結果を表２に示す。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
上記表２の実施例２に示すように、本発明の成形方法で成形したウレタンロールは、工程能力指数が高く、外径のばらつきが小さく、外径最大値及び外径最小値がそれぞれ上限規格値及び下限規格値の範囲内であった。これに対し、比較例４のように第１の型をジメチルシリコーンとすると、使用毎に第１の型の内径が変化（膨潤）したのか、ウレタンロールの外径のばらつきを抑えることができず、工程能力指数が非常に低かった。比較例５のように、第１の型のシリコーンゴムの硬度が低すぎると外径のばらつきが大きく、外径最大値が上限規格値の範囲外であった。これより、ゴム硬度が低い場合においては、脱型が容易であっても製品精度にばらつきがでてしまう虞があることがわかった。また、第１の型と第２の型は焼付け接着する必要はないが、焼付け接着した場合、ウレタンロールの生産性は向上した。
【００５０】
さらに、メンテナンス時期について検討を行った結果、金型に直接シボ加工を施して成形するロールは３０ショットでメンテナンスが必要であったのに対し、本発明の成形方法で成形したウレタンロールは５０ショット使用でき、本発明の成形方法で成形したウレタンロールはシボの寿命が長いことがわかった。また、５０ショットの後には新しい型の交換をすればよいので、実質的にメンテナンスフリーである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係るロール成形型を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る第１の型を製造する金型を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るロール成形方法の工程を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るロール成形方法の工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  第１の型
２  第２の型
３  芯金
４  製造用金型
５  円筒状空間
６  表面模様付成形ピン
７  ロール原料
８  ロール
【図１】
2007008155.tif 000005
【図２】
2007008155.tif 000006
【図３】
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【図４】
2007008155.tif 000008